大学物理：《光学》课程教学资源（PPT课件讲稿）第一章 波动光学（1-1）惠更斯——菲涅耳原理

第一节 惠更斯一菲涅耳原理

第一节 惠更斯—菲涅耳原理

光的衍射现象 1.现象 衍射屏 观察屏 光源 剃须刀边缘衍射) 2.衍射 光在传播过程中绕过障碍物的边缘而偏离直线传播的现象 说明 衍射现象是否明显取决于障碍物线度与波长的对比,波长 越大,障碍物越小,衍射越明显

一. 光的衍射现象 1. 现象 衍射屏 观察屏 2. 衍射 光在传播过程中绕过障碍物的边缘而偏离直线传播的现象 衍射现象是否明显取决于障碍物线度与波长的对比，波长 越大，障碍物越小，衍射越明显。  说明 光源 (剃须刀边缘衍射)

光的衍射分类 1.菲涅耳衍射 E G近场衍射) (菲涅耳衍射) 光源O,观察屏E(或二者之一)到衍射屏S的距离为有限 的衍射,如图所示

(近场衍射) 1. 菲涅耳衍射 二. 光的衍射分类 O P P0 S 光源O ,观察屏E (或二者之一) 到衍射屏S 的距离为有限 的衍射，如图所示。 E ( 菲涅耳衍射 )

2.夫琅禾费衍射(远场衍射) 光源O,观察屏E到衍射屏S的距离均为无穷远的衍 射,如图所示。 结论:几何光学是波动光学的近似 无限远光源1无限远相遇 (夫琅禾费衍射)

(远场衍射) 2. 夫琅禾费衍射 无限远光源 无限远相遇 S 光源O ,观察屏E 到衍射屏S 的距离均为无穷远的衍 射，如图所示。 ( 夫琅禾费衍射 ) 结论:几何光学是波动光学的近似

惠更斯一菲涅耳原理 1.原理内容 ●同一波前上的各点发出的都是相干次波 各次波在空间某点的相干叠加,就决定了该点波的强度 2.原理数学表达 设初相为零,面积为s的波面Q,其 上面元ds在P点引起的振动为 de k(o)d coS(o t P Ot r dEn= F(o k()d coS(o t F()取决于波面上ds处的波强度,k()为倾斜因子

三. 惠更斯—菲涅耳原理 同一波前上的各点发出的都是相干次波。 设初相为零,面积为s 的波面 Q ，其 上面元ds 在P点引起的振动为 ) 2π cos( ( )d d ( ) λ r ωt r k s E p  −  各次波在空间某点的相干叠加，就决定了该点波的强度。 1. 原理内容 2. 原理数学表达 s ds  n  r  P • ) 2π cos( ( )d d ( ) ( ) λ r ωt r k s E p = F Q −  Q F(Q) 取决于波面上ds处的波强度, k() 为倾斜因子. • •

=0,k=k max k() k=0 兀/2 E F(Q)·k(0 cos(ot ds= Eo n cos(ot+p(p) P处波的强度l2∞E0p 说明 (1)对于一般衍射问题,用积分计算相当复杂,实际中常用 半浪带法和振幅矢量法分析。 (2)惠更斯一菲涅耳原理在惠更斯原理的基础上给出了次 波源在传播过程中的振幅变化及位相关系

P 处波的强度 2 p E0( p) I  0, 1  = k = kmax = cos( ) 0( p) ( p) s = E ωt + r ωt r F Q k E s p ) d 2π cos( ( ) ( ) ( )  −   =    , 0 2 π   k =   k() π 2  说明 (1) 对于一般衍射问题，用积分计算相当复杂，实际中常用 半波带法和振幅矢量法分析。 (2) 惠更斯—菲涅耳原理在惠更斯原理的基础上给出了次 波源在传播过程中的振幅变化及位相关系。 0 1 k() 

A.J.菲涅耳

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